短链脱氢酶生物催化乙偶姻手性拆分研究文献综述

 2022-05-10 08:05

1.研究目的和意义

乙偶姻化学名称为3-羟基-2-丁酮,又名3-羟基丁酮或甲基乙酰甲醇,能广泛应用于功能材料,医药生产和化学合成等领域。乙偶姻手性异构体不仅具有乙偶姻的基本功能, 而且由于其具有独特的立体结构,在不对称合成方面优势突出,在合成高附加值手性药物中间体、化学中间体、液晶材料等方面具有特殊的应用。化学合成或者天然微生物发酵得到的乙偶姻通常需要经过工艺复杂的手性拆分才能获得一定旋光度的手性异构体,由于R-乙偶姻、S-乙偶姻的物理化学性质相近,手性拆分十分困难,成本高昂,极大地限制了手性乙偶姻的应用。生成的乙偶姻含有两种手性分子,但光学纯度高的单一手性乙偶姻使用价值远远大于混合的手性乙偶姻。

作为一种平台化合物,乙偶姻亦广泛应用于功能材料、医药生产和化学合成等领域。生产乙偶姻的传统方法主要是通过化学方法,包括丁二酮部分加氢还原法、2,3-丁二醇选择性氧化法和丁酮氯化水解法。生物法是目前合成乙偶姻手性异构体的主要方法,包括酶法、全细胞催化法、基因工程菌发酵法等。李欣等人运用基因敲除克隆新基因经过代谢工程改造显著提高了乙偶姻的产量。酶催化法的产物具有污染性且催化所用辅酶昂贵,与酶催化法相比,全细胞生物催化法胞内酶能够更好地保持生理活性,稳定性更好,无需添加昂贵的辅酶,而且省去繁琐的酶分离纯化过程,生产成本更低。但目前合成乙偶姻高产且无毒菌株的筛选是目前及以后的研究方向,包括对表达基因的选择处理以及对质粒载体的选择都是研究的大方向。

本课题利用所筛选出来的短链脱氢酶(SDR8)对(S,S)-乙偶姻的活性高,将混合手性乙偶姻中的(S,S)-乙偶姻催化还原成(S,S)-丁二醇,然后对乙偶姻与丁二醇进行分离,进而提高乙偶姻的光学纯度,得到单一手性的乙偶姻和丁二醇,降低其分离难度,增加乙偶姻的使用价值,降低以乙偶姻为原料的产品生产成本。

2.文献综述

2.1乙偶姻和2,3-丁二醇的简介

2.1.1 乙偶姻和2,3-丁二醇的性质

乙偶姻化学名称为3-羟基-2-丁酮,又名3-羟基丁酮或甲基乙酰甲醇,熔点: -72℃,沸点:148℃,易挥发,能与水混溶,可混溶于乙醇,微溶于醚、石油醚。乙偶姻是一种手性化合物,分子中含有一个手性碳原子,存在两种旋光异构体,分别为(3R)-乙偶姻和(3S)-乙偶姻。

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